KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (600,650,700) TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
PUBLIKASI ILMIAH Disusun sebagai salah satu syarat menyelesaikan Program Studi Strata I pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
oleh: BAYU PEBRI ANGGORO D 200 100 082
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016
i
HALAMAN PERSETUJUAN
i
ii
iii
KARAKTERISTIK SERAT KULIT WARU YANG DISUSUN LAMINASI BERMATRIK POLYESTER DENGAN ORIENTASI SERAT (600,650,700) TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS Bayu Pebri Anggoro, Bibit Sugito, Masyrukan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura Email :
[email protected]
ABSTRAKSI Penelitian komposit serat batang kulit waru ini bertujuan untuk mendiskripsikan sifat fisis dan mekanis komposit serat batang kulit waru akibat variasi sudut dan mendiskripsikan foto makro komposit serat batang kulit waru setelah dilakukan pengujian tarik dan pengujian impak akibat variasi sudut. Proses awal pemotongan kulit batang pohon waru dilanjutkan perendaman batang kulit waru selama 2 bulan. Selanjutnya proses pengelupasan serat dari batangnya diambil 2 lapis dari kulit. Pembilasan serat batang kulit waru menggunakan bantuan air bersih. Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering selanjutnya proses perendaman KMnO4 5% per 1 liter aquades selama 2 jam. Penjemuran dibawah sinar matahari sampai kering dilanjutkan proses oven hingga kadar air 10 PPM. Pembuatan komposit dilakukan dengan metode Hand Lay-up, perbandingan serat 30%, orientasi serat [-600 / 600]; [-650 / 650]; [-700 / 700]. menggunakan resin polyester seri BQTN 157. Adapun proses pengujian yaitu pengujian tarik menggunakan standart ASTM D3039-07 dan pengujian impak menggunakan standart ASTM D256-03 dengan variasi sudut 600, 650, 700, serta mendiskripsikan kekuatan tarik, harga impak dan foto makro komposit polyester serat batang kulit waru akibat variasi sudut. Hasil pada pengujian tarik komposit yang disusun simetri [-600/600], [-650/650], [-700/700] kekuatan tarik maksimum terdapat pada komposit dengan sudut uji 600, dimana kekuatan tariknya meningkat yaitu sebesar 38,600N/mm2 lebih besar dari pada komposit dengan sudut uji 65, dan 700. Sedangkan pada pengujian impak izod komposit yang disusun simetri [-600/600 ], [-650/650], [-700/700] dimana semakin kecil sudut uji 600 maka semakin besar energi yang diserap dan harga impak. Pada foto makro pengujian tarik struktur patahan spesimen komposit bergelombang dan tidak beraturan. Pada sudut uji 650 terjadi proses pembesaran void dan broken fiber sangat mendominasi. Sedangkan pada foto makro pengujian impak izod hasil struktur patahan komposit pada uji 600 terlihat bahwa spesimen mengalami pull out fiber.
Kata kunci
: Serat BatangKulitWaru, Resin polyester,Komposit Laminasi, VariasiSudut.
Abstraction Research hibiscus bark fiber composite rod is intended to describe the physical and mechanical properties of skin stem hibiscus fiber composites due to variation of the angle and macro photographs describe fiber composite skin stem hibiscus after testing the tensile and impact testing due to variations in the angle. The method to do that is to alkalization hibiscus fiber skin by soaking KMnO4 5% per 1 liter of distilled water for 2 hours. The test object is made by Hand Lay-up method, the ratio of 30% fiber, fiber orientation [-600 / 600]; [- 650/650]; [- 700/700]. using polyester resin series BQTN 157. The mechanical properties obtained are of a tensile testing using standard ASTM D3039-07 and ASTM impact testing using standard D256-03 with the variation of the angle of 600, 650, 700, as well as describe the tensile strength, impact the price and composite macro photo polyester fiber trunk hibiscus skin due to variation of the angle. The results of the tensile test composites prepared symmetry [-600 / 600], [- 650/650], [- 700/700] contained in the maximum tensile strength of composite with 60 0 test corner, where the strength of its increase in the amount of 38.600 N / mm2 more greater than the composite with a test corner 65 0, and 700. While the Izod impact testing of composites prepared symmetry [-600 / 600], [-650/650], [- 700/700] where the smaller the angle, the greater the test 600 energy is absorbed and the price impact. At the macro image tensile test specimens fault structure composite bumpy and irregular. At an angle of 650 trials going on the enlargement process void and broken fiber is very dominating. While the macro image Izod impact testing results of composite fault structure at 600 test specimens seen that the pull-out of fiber. Keywords : Fiber Trunk Leather Hibiscus , Polyester Resins ,Composite Laminates , Variation Angle .
1
PENDAHULUAN Latar Belakang Penggunaan material logam pada berbagai komponen produk sekarang ini semakin berkurang. Hal ini diakibatkan oleh beratnya komponen yang terbuat dari logam, proses pembentukannya yang relatif sulit, dapat mengalami korosi dan biaya produksi yang mahal (Suwanto, 2006). Oleh karena itu, banyak dikembangkan material lain yang mempunyai sifat yang sesuai dengan karakteristik material logam, salah satu material yang banyak dikembangkan saat ini adalah komposit. Unsur utama dari bahan komposit adalah serat, serat inilah yang menentukan karakteristik suatu bahan seperti kekuatan, keuletan, kekakuan dan sifat mekanik yang lain. Serat berfungsi untuk menahan sebagian besar gaya yang bekerja pada material komposit, sedangkan matrik berfungsi untuk mengikat serat, melindungi, dan meneruskan gaya antar serat. Serat kulit Waru diperoleh dari pohon Waru (Hibiscu Tiliacius) merupakan serat yang mempunyai sifat mekanik yang baik. Sifat mekanik dari serat kulit waru dengan metode perlakun alkali dengan variasi arah serat sehingga didapatkan pemanfaatan yang tepat terhadap properties kekuatannya. Serat kulit Waru dengan perlakuan alkali NaOH 5% selama 2 jam harga kekuatan tariknya hampir sama arah sudut serat 00/00/600/-600/00/00 yaitu 86,12 N/mm² 00/600/00/00/600/00 yaitu 86,46 N/mm² 00/600/00/-600/00/00 yaitu 86,78 N/mm².. (Arif Nurudin, 2011) Sedangkan matrix yang digunakan adalah unsaturated polyester matrix Yukalac 157® BQTN-EX yang merupakan salah satu resin thermoset yang mudah diperoleh dan digunakan oleh masayarakat umum dan industri besar dan kecil. Matrix (resin) ini mempunyai karakteristik yang khas yaitu dapat dibuat kaku dan fleksibel (Saputra, I, R., 2012). Dilakukannya penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik mekanis dan fisis komposit serat batang kulit Waru disusun secara simetri [-600 / 600]; [-650 /650 ] ; [-700 /700 ] yang berupa kekuatan tarik, impak dan foto makro. Komposit serat batang kulit waru menggunakan matrik polyester dan perlakuan KMnO4 5% serta dibuat dengan metode hand lay up yang diberi variasi sudut saat pengujian mekanisnya. Maka penelitian ini diharapkan serat batang kulit waru dapat bermanfaat dalam bidang industri manufaktur saat ini. Batasan Masalah Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah diatas, penelitian ini berkonsentrasi pada: 1. Jenis pohon waru yang dipakai (Hibiscus Tiliaceus). 2. Pengambilan serat kulit waru mulai dari 2 lapis dari lapisan kulit terluar. 3. Resin menggunakan Unsaturated Polyester Matrix Yukalac 157® BQTN-EX. 4. Pencucian serat menggunakan Kalium Permanganate (KMnO4). 5. Pengaturan serat miring diasumsikan serapatnya sama -600 dan 600 , -650 dan 650 , -700 dan -700. 6. Pembuatan komposit keseluruhan diasumsikan sama karena menggunakan metode Hand Lay-up. 7. Pengujian komposit yang dilakukan adalah pengujian tarik, pengujian impak dan foto makro hasil patahan. 8. Menggunakan variasi sudut (600, 650, 700), yang disusun simetri 2 lapis yaitu ;[-600 / 600] ; [-650 / 650 ] ; [-700 / 700 ]. 2
Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Membandingkan kekuatan tarik komposit yang disusun simetri [-600 / 600]; [-650 / 650 ] ; [-700 / 700 ], pada sudut (600, 650,700). 2. Membandingkan kekuatan impak komposit yang disusun simetri [-600 / 600]; [-650 / 650 ] ; [-700 / 700 ], pada sudut (600, 650, 700). 3. Mendiskripsikan struktur makro hasil patahan komposit serat kulit Waru akibat variasi sudut (600, 650, 700). Tinjauan Pustaka Guo S.J., Bannerjee J.R., Cheung C.W., 2003. Menjelaskan bahwa efek desain lay-up sangat berpengaruh terhadap gaya tekan dan penerusan tegangan yang terjadi, desain lay-up ini juga berpengaruh pada kekakuan komposit tersebut. Komposit yang disusun asimetri lebih menguntungkan dari pada komposit yang disusun simetri karena lebih kuat terhadap tekanan dan lebih optimal dalam meneruskan tegangan yang terjadi. Selain itu komposit simetri lebih tahan terhadap keretakan karena putaran. Kuncoro Diharjo. Berdasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa kekuatan dan regangan tarik komposit memiliki harga optimum untuk perlakuan serat 2 jam, yaitu 190.27 Mpa dan 0.44%. Komposit yang diperkuat serat yang dikenai perlakuan 6 jam memiliki kekuatan terendah. Penampang patahan komposit yang diperkuat serat perlakuan 0, 2, dan 4 jam diklasifikasikan sebagai jenis patah slitting in multiple area. Sebaliknya, penampang patahan komposit yang diperkuat serat perlakuan 6 jam memiliki jenis patah tunggal. Penampang patahan komposit yang diperkuat serat tanpa perlakuan menunjukkan adanya fiber pull out. Landasan Teori A. Komposit Komposit merupakan gabungan dari dua atau lebih bahan yang berbeda yang dicampur secara makroskopis menjadi suatu bahan yang berguna. Karena bahan komposit merupakan bahan gabungan secara makro, maka bahan komposit dapat didefinisikan sebagai suatu sistem material yang tersusun dari kombinasi dua atau lebih unsur utama yang secara makro berbeda didalam bentuk dan komposisi material yang pada dasarnya tidak dapat dipisahkan (Schwartz, 1984). B. Resin Thermoset Jenis Polyester Bahan pengikat atau penyatu serat dalam material komposit disebut matrik. Matrik berfungsi sebagai pelindung, pendukung, transfer beban, dan perekat serat. Matrik yang dipergunakan adalah matrik jenis thermoset yaitu unsaturated polyester yukalac 157® BQTN-EX. Resin poliester ini dapat digunakan pada suhu kerja mencapai 79 o C. Berat jenis resin ini 1,3-1,4 kg/cm3. Adapun karakteristik resin polyester BQTN 157 adalah sebagai berikut :
2
Tabel 1. karakteristik unsaturated polyester yukalac 157® BQTN-EX (PT. Justus kimia raya 2001)
Berat Jenis
gr/cm
Nilai Tipikal 1,4
Kekerasan
-
40
Item
Satuan 3
Suhu distorsi panas
o
Penyerapan air (suhu ruang) Kekuatan fleksural Modulus fleksural
C
Catatan 25 oC Barcol GYZJ 934-1
70
% % 2
0,188
24 jam
0,446
7 hari
Kg/mm
9,4
Kg/mm2
300
Kekuatan Tarik
Kg/mm2
5,8
Modulus elastisitas
Kg/mm2
300
Elognasi
%
2,4
C. Bahan Tambahan Bahan tambahan yang digunakan untuk mengeraskan matrik adalah Katalis MEKPO (Metyl Etyl Keton Peroksida). Katalis digunakan untuk mempercepat pengerasan resin pada suhu yang tinggi. Semakin banyak katalis maka reaksi pengerasan resin akan semakin cepat tetapi terlalu banyak katalis bisa membuat resin getas dan rapuh. Oleh karena itu pemakaian katalis dibatasi sampai 1% dari volume resin. (PT. Justus Kimia Raya, 2001). D. Serat Batang Kulit Waru Serat yang digunakan adalah serat batang kulit waru. Serat batang kulit waru merupakan jenis serat yang berkualitas baik, dan merupakan salah satu bahan potensial alternatif yang dapat digunakan sebagai filler pada pembuatan komposit, adapun komposisi kimia serat alam terdiri dari selulosa, lignin, hemiselulosa dan kadar air. Beberapa jenis kekuatan serat alam dapat dilihat dalam tabel Berikut: Tabel 2. Tensile properties of Various Fiber (http:/en.wikipedia.org/wiki/stell#material#properties 2012).
Serat Kelapa Bambu Nanas Pisang
Massa jenis (gr/cm3) 0,435 0,215 0,324 0,243
Ε
σ
(%)
(Mpa)
29 3 4,3 5,9
200 575 458 95
Modulus Young (Gpa) 0,9 27 15,2 1,4
E. Perlakuan Alkali (KMnO4) Alkalisasi adalah salah satu cara modifikasi seratalam untuk meningkatkan kompatibilitas antaramatriks dengan serat. Dengan berkurangnya hemiselulosa, lignin atau pectin serat, akan meningkatkan kekasaran permukaan yang menghasilkan mechanical interlocking yang lebih baik antara serat dengan matrik, dan juga dengan proses perendaman akan membuat poro-pori disekitar permukaan serat. 3
F. Komposit Berlapis (Laminates Composite Material) Lamina adalah satu lapis plat dari unirectional fiber atau woven fabrics dalam matrik dengan tebal umumnya 0,125 inch. Sedangkan komposit lapis (laminates composites) adalah komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu yang disusun dengan berbagai orientasi yang berbeda terdiri dari sekurang - kurangnya dua material berbeda yang direkatkan bersama-sama. a. Laminasi simetri adalah laminasi yang memiliki karakteristik setiap lapis memiliki cerminan pada jarak yang sama dari midplate terhadap midplate dan tidak ada coupling antar gaya - gaya normal dan momen tekuk dengan deformasi normal/geser. b. Laminasi asimetri adalah laminasi yang memiliki layer – layer yang disusun dengan orientasi masing-masing (+) dan (-) cenderung bebas dari arah prinsipalnya. Sehingga memiliki kekuatan penerus dari serat. c. Laminasi antisimetri adalah laminasi yang memiliki susunan orientasi berkebalikan terhadap mindplate nya.
Gambar 1. Komposit laminate
G. Pengujian Tarik Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui tegangan, regangan, modulus elastisitas bahan dengan cara memberikan beban tarik secara perlahan sampai material komposit mengalami putus. Adapun keuletan material, daerah elastisitas dan plastis serta titik putus akan terlihat dari grafik dari hasil pengujian tarik. Dalam pengujian kekuatan tarik ini menggunakan standart ASTM D 3039-07 seperti pada gambar dibawah :
Gambar 2. Geometri Spesimen uji tarik (ASTM D 3039-07)
Besarnya nilai modulus elastisitas komposit yang juga merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan pada daerah proporsional. Modulus elastisitas menunjukkan kekuatan (stiffness) atau ketahanan terhadap deformasi elastis. Semakin besar modulus elastisitas, maka bahan semakin kaku.
4
H. Pengujian Impak Pengujian impak bertujuan untuk mengukur energi yang dapat diserap suatu material sampai material itu patah dan menentukan harga impak. Pengujian impak merupakan respon beban kejut atau beban tiba – tiba. Dalam pengujian impak terdiri dari dua teknik pengujian standar yaitu cherpy dan izod. Dalam hal ini pengujian impak menggunakan standart ASTM D 256 – 03 seperti pada gambar di bawah :
Gambar 3. Geometri Spesimen uji impak (ASTM D 256 – 03)
METODOLOGI PENELITIAN Diagram Alir Penelitian
Gambar 3. Diagram Alir Penelitian
5
Tahap Penelitian 1. Studi Pustaka Pada bagian ini penulis mencari bahan teori dan hasil penelitian terdahulu yang berkaitan dengan komposit polyester berpenguat serat batang kulit waru, standart pengujian, jenis alat uji apa saja yang dibutuhkan dan sebagainya malalui buku, artikel (jurnal) dan juga situs – situs internet. 2. Studi Lapangan Pada studi lapangan penulis mencari resin polyester, katalis MEKPO, zat kimia KmnO4, Batang pohon waru, peralatan uji dan alat bantu yang dibutuhkan selama penelitian berlangsung. ALAT DAN BAHAN Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Alat uji Universal Testing Machine (Pengujian Tarik dan Pengujian Impak) 2. Alat uji Dinolite (Struktur Makro) 3. Peralatan pembuatan komposit : - Timbangan digital - Gelas ukur - Suntikan 1 mm - Kaca - Blinder clips - Kertas HVS - Kertas karton - TDS meter (hold) water quality tester - Plastik ukuran ½ kg - Sekrap - Isolasi double tip 4. Peralatan penunjang : - Press roller - Pisau - Gunting - Penggaris - Plat alumunium - Jangka sorong
6
DATA DAN HASIL PENELITIAN Data Hasil Pengujian Tarik : Tabel 3. Analisa Data Tarik σ
ε
(N/mm²)
(%)
60
38,600
0,7
65
37.500
0,8
70
23.485
0,6
VariasiSudut (0)
Tegangan Tarik (N/mm²)
Hubungan Antara Tegangan Tarik dan Regangan 45,000 40,000
55 ε (%)
35,000
50 ε (%)
30,000 25,000
45 ε (%)
20,000
Log. (55 ε (%)) Log. (55 ε (%)) Poly. (55 ε (%)) Poly. (50 ε (%))
15,000 10,000 5,000 0,000
0,0
0,5 Regangan (%)
1,0
Modulus Elastisitas N/mm²
gambar 4. Hubungan Antara Tegangan Tarik Rata-rata Dengan Regangan Histogram Hubungan Antara Modulus Elastisitas Dengan Variasi Sudut 60,000
55,143 46,875
50,000
39,142
40,000 30,000 20,000 10,000 0,000 60
65
70
Variasi Sudut ⁰
Gambar 5. Modulus Elastisitas Spesimen Komposit
Pembahasan Pengujian Tarik Grafik hubungan antara tegangan tarik rata-rata dengan sudut serat Pada penelitian dengan susunan sudut serat simetri [-600/600],[-650/650],[-700700] kekuatan tarik tertinggi didapat pada sudut uji 600 sebesar 38.600N/mm2, peristiwa ini disebabkan karena pada sudut uji 600 mendapatkan perlakuan serat. Hal ini mengakibatkan ikatan antara resin dengan serat fiber semakin kuat. Dalam kasus ini sudut uji 600 proses pengikat resin dengan serat fiber lebih baik dibandingkan dengan sudut uji 650, dan 700.Selain itu menurunnya kekuatan tarik terjadi karena adanya pembesaran rongga udara (void). Jika sudut uji semakin besar maka rongga udara (void) akan mengembang yang mengakibatkan turunnya nilai kekuatan tariknya.
7
Grafik hubungan antara Regangan dengan sudut pada penelitian ini menyatakan semakin kecil sudut uji maka semakin besar regangan yang terjadi pada spesimen uji, hal ini dikarenakan dari sifat polyester dan serat semakin kuat . Besar regangan yang didapat mengalami kenaikan dari 0,7% menjadi 0,8%.. Modulus elastisitas menunjukkan tingkat kekakuan (stiffness) atau ketahan terhadap deformasi elastis, semakin besar modulus elastisitasnya maka tingkat kekakuannya semakin tinggi. Nilai modulus elastisitas spesimen pada sudut uji 60,650,700 maka dapat disimpulkan tingkat kekakuannya sudut 600 yang paling besar.
Pengamatan Foto Makro Pada pengamatan foto makro, pengatan dilakukan pada bentuk patahan dari spesimen uji. foto patahan diambil dari spesimen uji tarik, dan dibuat dengan perbesaran 50 kali. Berikut ini adalah data gambar foto patahan makro :
Gambar 4.6. Pengamatan hasil foto patahan spesimen uji tarik pada sudut uji 60 0 dengan perbesaran 50x Keterangan :1. Broken fiber 2. pull out fiber
3. void 4.pull out fiber
Gambar 4.7. Pengamatan hasil foto patahan spesimen uji tarik pada sudut uji 65 0 dengan perbesaran 50x Keterangan :1. Pull out fiber 2. Broken fiber
3. Pull out fiber 4. Void
8
Gambar4.8.Pengamatan hasil foto patahan spesimen uji tarik pada sudut uji 70 0 dengan perbesaran 50x Keterangan 1.Pull out fiber 2. void
3. Pull out fiber 4. Void
Pembahasan Foto Makro Pada gambar 4.6. foto patahan foto makro serat batang kulit waru pada sudut uji 60 0 terlihat bahwa jenis patahan yang terjadi adalah jenis patahan pull out fiber. Dari patahan tersebut dapat dilihat bahwa kekuatan serat lebih besar dibandingkan dengan kekuatan matrik, dari peristiwa tersebut matrik mengalami rusak lebih awal dibandingkan dengan serat atau kegagalan matrik lebih besar dari pada kegagalan serat (Matrik Failure Mode). Maka dapat disimpulkan bahwa komposit bersifat ulet. Pada gambar 4.7. foto patahan foto makro serat batang kulit waru pada sudut uji 65 0 terlihat bahwa jenis patahan yang terjadi adalah jenis patahan broken fiber. Dari patahan tersebut dapat dilihat bahwa kekuatan matrik lebih besar dibandingkan dengan kekuatan serat, dari peristiwa tersebut serat mengalami rusak atau patah lebih awal dibandingkan dengan matrik atau kegagalan serat lebih besar dari pada kegagalan matrik (Fibre Failure Mode). Pada gambar 4.8. foto patahan foto makro serat batang kulit waru pada sudut 700 terlihat bahwa jenis patahan yang terjadi adalah jenis patahan broken fiber yang mendominasi. Dari patahan tersebut dapat dilihat bahwa kekuatan matrik lebih besar dibandingkan dengan kekuatan serat, dari peristiwa tersebut serat mengalami rusak atau patah lebih awal dibandingkan dengan matrik atau kegagalan serat lebih besar dari pada kegagalan matrik (Fibre Failure Mode). Maka dapat disimpulkan bahwa komposit bersifat getas
9
Data Hasil Pengujian Impak: Tabel 4.7.Hasil pengujian impak (450, 500 dan 55 0) Energi Yang Diserap Rata-Rata (J/mm²)
Harga Impact (J/mm²)
Harga Impact Rata - Rata (J/mm²)
2,629 2,576 2,265 2,316 2,316
2,4204
0,00331 0,00325 0,00285 0,00292 0,00292
0,00305
Variasi Sudut 650
Energi Yang Di Serap (J)
Energi Yang Diserap Rata-Rata (J/mm²)
Harga Impact (J/mm²)
Harga Impact Rata - Rata (J/mm²)
1 2 3 4 5
2,471 2,576 2,419 2,265 2,316
2,4094
0,00311 0,00325 0,00305 0,00285 0,00292
0,00304
Variasi Sudut 700
Energi Yang Di Serap (J)
Energi Yang Diserap Rata-Rata (J/mm²)
Harga Impact (J/mm²)
Harga Impact Rata - Rata (J/mm²)
1 2 3 4 5
2,523 2,471 2,576 2,419 2,471
2,492
0,00305 0,00285 0,00285 0,00292 0,00331
0,00299
Energi Yang Di Serap (J)
1 2 3 4 5
Harga Impact Rata - Rata ( J )
Variasi Sudut 600
Hubungan harga impak rata - rata dengan variasi sudut 0,00306 0,00305 0,00304 0,00303 0,00302 0,00301 0,003 0,00299 0,00298 0,00297
0,003049323 0,003035465
0,002996913
60°
65°
70°
Variasi Sudut °
Gambar 4.9.Histrogram rata-rata harga impak
Pembahasan Pengujian Impak
Dari hasil pengujian impak izod pada saat gaya dilepaskan pada luas penampang maka akan menghasilkan titik kosentrasi tegangan,pada sudut yang disusun simetri [-600/600],[650/650],[-700/700], yang mendapat titik kosentrasi tegangan terendah pada sudut (700),yang berarti nilai rata-rata energi yang diserap mempunyai nilai tertinggi yaitu 2,4204J dan harga impak rata-rata tertinngiyaitu 0,00305J/mm², peristiwa ini di sebabkan karena pada sudut uji (600) mendapatkan perlakuan serat yang banyak dan panjang. Hal ini mengakibatkan ikatan antara resin dan serat semakin kuat. Dalam kasus ini sudut uji 600 proses pengikat resin dengan serat fiber lebih baik dibandingkan sudut uji 650,700.
10
Pengamatan Foto Makro Pada pengamatan foto makro, pengatan dilakukan pada bentuk patahan dari spesimen uji. Foto patahan spesimen uji Impak diambil menggunakan alat Dinolite seri AM7013MZT dengan pembesaran 50 kali. Berikut ini adalah data gambar foto patahan makro :
Gambar 4.10. Pengamatan hasil foto patahan spesimen uji impak izod pada sudut uji 600 dengan perbesaran 50x Keterangan : 1. Pull out fiber 2. Broken fiber
3. void 4. Pull out fiber
Gambar 4.11. Pengamatan hasil foto patahan spesimen uji impak izod pada sudut uji 650 dengan perbesaran 50x Keterangan :1. Broken fiber 2. void
3. Pull out fiber
Gambar 4.12. Pengamatan hasil foto patahan spesimen uji impak izod pada sudut uji 700 dengan perbesaran 50x Keterangan :1. Pull out fiber 2. void
11
3. Void
Pembahasan Foto Makro Pada gambar 4.10.Foto makro hasil patahan komposit serat batang kulit waru yang di uji impak izod pada sudut uji 600 terlihat bahwa patahan yang terjadi adalah patahan pull-out fiber. Dapat dilihat bahwa kekuatan serat lebih besar dari pada kekuatan matrik, Hal ini disebakan karena matrik mengalami patah atau rusak lebih awal dibandingkan dengan serat. Pada gambar 4.11. Foto makro hasil patahan komposit serat batang kulit waru yang di uji impak izod pada sudut uji 650 terlihat bahwa patahan yang terjadi adalah patahan broken fiber. Dapat dilihat bahwa kekuatan matrik lebih besar dari pada kekuatan serat, Hal ini disebakan karena serat mengalami patah atau rusak lebih awal dibandingkan dengan matrik, maka disebut patahan getas. Pada gambar 4.12. Foto makro hasil patahan komposit serat batang kulit waru yang di uji impak izod pada sudut uji 700 terlihat void (rongga udara ) pada spesimen uji relatif besar, hal ini disebabkan semakin tinggi pengujian rongga udara mengembang menjadi ukuran besar sehingga mempengaruhi kekuatan impak pada komposit itu sendiri. Sedagkan struktur patahan tidak beraturan patahan bergelombang disebabkan sifat resin menurun, ikatan matrik dan fiber tidak sempurna, karena ikatan resin dan serat melemah.
12
Kesimpulan Dari hasil analisa pada bab sebelumnya maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
Pengujian Tarik Pada pengujian tarik komposit yang disusun simetri [-600/600],[- 650/650],[-7700/700]kekuatan tarik maksimum terdapat pada komposit dengan sudut uji 600, dimana kekuatan tariknya meningkat yaitu sebesar 38,600N/mm2 lebih besar dari pada komposit dengan sudut uji 65, dan 700. Pengujian impakizod Pada pengujian impak izod komposit yang disusun simetri [-600/600 ],[-650/650],[-700/700] dimana semakin kecil sudut uji600maka semakin besar energi yang diserapdanhargaimpak. Foto makro Pada foto makro pengujian tarik struktur patahan spesimen komposit bergelombang dan tidak beraturan. Pada sudut uji 700 terjadi proses pembesaran void dan pull-out fiber sangat mendominasi.Pada foto makro pengujian impak izod hasil struktur patahan komposit pada uji 600 terlihat bahwa spesimen mengalami pull out fiber. Saran Dari hasil pembuatan komposit ada beberapa hal yang perlu diperhatikan, antara lain : 1. Meminimalkan rongga udara (void) pada komposit yang akan dibuat sehingga dapat meningkatkan kekuatan dari komposit itu sendiri. 2. Pada proses penuangan resin kedalam serat harus merata agar serat benar–benar terbungkus oleh resin, sehingga dapat meminimalkan terjadinya void. 3. Dalam melakukan proses pengujian hendaknya dilakukan sendiri agar kita mengetahui proses pengujian dan beberapa kendala yang terjadi saat pengujian berlangsung. 4.Untuk pembuatan spesimen uji masih dilakukan secara manual dengan metode hand lay up yang sangat tergantung pada kemampuan peneliti dan peralatan yang sederhana. Oleh karena itu disarankan untuk pembuatan spesimen uji sebaiknya dilakukan oleh orang yang sudah ahli di bidang komposit dan dengan peralatan yang lebih modern sehingga dapat diperoleh spesimen uji yang benar-benar baik, homogen dan ukuran spesimen yang presisi.
13
DAFTAR PUSTAKA
ASTM D256 – 03, Section 08, Standard Test Methods for Determining Izod Impact Strength of Plastics. ASTM D3039M – Section 07, Standart Test Method For Tensile Properties Of Polymer Matrix Composite Materials, American Society For Testing And Materials. Diharjo, K., 2008, Teknik Mesin FT UNSM www.petra.ac.id/-puslit/journals,dir.php Departemen ID=MES Gibson, R, F., 1994 Priciple of composite material mechanics, McGraw-Hill, Inc, New York. Hendriwan Fahmi, 2011, Pengaruh Orientasi Serat Pada Komposit Resin Polyester / Serat Daun Nenas Terhadap Kekuatan Tarik, Jurnal Teknik Mesin, Institut Teknologi Padang, Padang. Hartanto Ludi. (2009).Study Perlakuan Aakali Dan Volume Serat Terhadap Kekuatan Bending, Tsrik, dan Imoak komposit Berpenguat Serat Rami Bermatrik Polyester BQTN 157. Karso, T., 2012, Pengaruh Variasi Suhu Siklus Termal Terhadap Karakteristik Mekanik Komposit HDPE–Sampah Organik, Jurnal Teknik Mesin, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Kartini, R., 2002, Pembuatan Dan Karakterisasi Komposit Polimer Berpenguat Serat Alam, Tugas Akhir S-1, Institut Pertanian Bogor, Bogor. Maryanti, B., 2011, Pengaruh Alkalisasi Komposit Serat Kelapa-Polyester Terhadap Kekuatan Tarik, Jurnal Rekayasa Mesin, Universitas Brawijaya Malang, Malang. Nurdin Arif , (2011). Karakterisasi Kekuatan Mekanik Komposit Berpenguat Serat KulitWaru (Hibiscus Tiliaceus) Kontinyu Laminat Dengan Perlakuan Alkali Bermatriks Polyester. Pramono, C., 2012, Pengaruh Perlakuan Alkali Kadar 5% Dengan Lama Perendaman 0 Jam, 2 Jam, 4 Jam, 6 Jam Terhadap Sifat Tarik Serat Pelepah Pisang Kepok, Jurnal Teknik Mesin, Universitas Tidar Magelang, Magelang. W. W. Anda , (2015). Analisa Karakteristik Mekanis dan Fisis Komposit Serat Batang Pisang Polyester Yang Disusun Simetri [ -450 / 450 / 450 / -450 ] Akibat Variasi Temperatur.
14
